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图1 1888号小行星“祖冲之”的照片
用不同方法测得几颗小行星的直径
图2 几何目视反照率
图3 小行星带和几颗特殊小行星的轨道

  大多分布在火星木星轨道之间、沿椭圆轨道绕太阳运行的小天体。

目录

发现和命名

  按照提丢斯-波得定则,在火星和木星轨道之间,应该有一颗大行星,其轨道半长径应为2.8天文单位。1801年元旦之夜,意大利西西里天文台台长皮亚齐果然发现了一颗在众恒星之间游动的新天体,后命名为谷神星。它的轨道半长径为2.77天文单位,与提丢斯-波得定则相符合。但谷神星太小,不能与大行星为伍,于是便称为“小行星”。1802年,德国医生、天文爱好者奥伯斯发现了第二颗小行星──智神星;1804年,德国天文学家哈丁发现第三颗小行星──婚神星;1807年奥伯斯又发现第四颗小行星──灶神星。十九世纪下半叶照相术广泛应用后,陆续发现更多的小行星,至今已编号的有 2,000多颗。照相巡天观测发现亮度大于照相星等21.2等(见星等)的小行星达50万颗。估算得知,小行星的总质量只有2.1×1024克,约为地球质量的万分之四。

  从1925年起,新发现的小行星先给予临时命名:在发现年代之后加两个拉丁字母,第一个表示发现的时间,以半个月为单位按字母顺序排列;第二个则表示在这段时间内发现的次序,也按字母顺序排列,其中字母 I不用。例如小行星1949MD,就表示它是1949年 6月下半月发现的第四颗小行星。新发现的小行星算出轨道后,再经过两次以上冲日(见行星视运动)观测,就赋予永久编号和专有名称。有的小行星以古希腊、罗马的神话人物命名,有的则由发现者给予其他名称。在已编号的小行星中,有六颗以中国天文学家命名,1802号名为张衡,1888号名为祖冲之(见祖冲之父子)(图1), 1972号名为一行,2012号名为郭守敬,2027号名为沈括,2051号名为张。1974年中国紫金山天文台发现的两颗小行星则被命名为钟山一号和钟山二号。这两颗小行星已被国际正式命名为2077号──江苏,2078号──南京。

==特性==  小行星的特性分述如下:

大小

  最大的谷神星视角直径也只有十分之几角秒,因而一般用测角方法难于准确定出它们的直径,用这种方法只能定出四颗较大的小行星直径。近年来用辐射测量和偏振测量两种方法定出了近200颗小行星的直径,这两种方法的结果较一致。另外,从小行星掩(恒)星的光变曲线也可以定出小行星的直径,例如,已定出532号小行星直径为243公里。 

质量

  从4号灶神星与197号阿雷特(Arete)多次接近,以及1号谷神星与2号智神星的相互引力作用,算出了三颗小行星的质量:1号谷神星为(11.7±0.6)×1023克;2号智神星为 (2.6±0.8)×1023克;4号灶神星为(2.4±0.2)×1023克。其余小行星的质量是由它们的直径和假定的密度值算出的。除了谷神星等几颗较大的小行星外,其他小行星质量都很小。

自转和形状

  小行星的亮度有周期性变化,这是由于它们表面各部分的反照率不同以及它们的自转引起的。根据亮度变化曲线可以定出它们的自转周期和自转轴的取向,还可以推出它们的形状特点。现已测定出近70颗小行星的自转周期,数值一般为2~16小时,少数有更长的周期。有趣的是,质量只有木星和土星质量一百多万分之一的小行星,其自转周期却同木星和土星相近(见等周律)。然而,小行星自转轴的取向却毫无规律,呈随机分布。

  谷神星和灶神星可能是球状的,但大多数小行星形状是不规则的,例如,433号爱神星是三轴体,三轴的长度分别为36公里、15公里、13公里;1620号Geographos是长条形,长度是宽度的4~5倍。

密度和反照率

对于已定出质量和直径的小行星可以算出它们的密度,例如,谷神星密度为 1.6克/厘米3,智神星为2.4克/厘米3,婚神星为3.6克/厘米3

  近年来,通过光度测量和光谱分析方法定出了上百颗小行星的反照率(图2)。按反照率的特征,可把小行星分为两类:反照率小(0.05左右),是碳质的,称为C类;反照率大(0.15左右),是石质(硅酸盐)的,称为S类。它们的性质分别同碳质陨星和石陨星相似,通常认为小行星是陨星母体。离太阳越远,C类越多。最大的小行星(谷神星)属C类,最近发现它表面有含水 10~15%的矿物。此外,还有少数小行星的金属含量高,称为M类。

视亮度

  小行星本身不发光,靠反射太阳光而发亮。它们的视亮度跟它们同太阳和地球的距离有关,也跟它们表面反照率有关。最亮的四颗小行星的视星等如下:1号谷神星7.4等,2号智神星8.0等,3号婚神星8.7等,4号灶神星6.5等。

轨道

  绝大多数小行星位于火星和木星的轨道之间,轨道半长径a 约为2.17~3.64天文单位,平均值ā=2.77天文单位,它们组成小行星带(图3)。也有少数小行星的轨道半长径比火星的小或比木星的大。一般说来,小行星轨道的偏心率e和对黄道面的倾角i比行星大,比彗星小,其平均值ē=0.15,抸=9.°4(见小行星的运动)。

起源和演化

  第2号和第4号小行星的发现者奥伯斯曾提出一种小行星来源的假说──爆裂说。他认为天空里小行星的数量很多,它们大概是由大行星碎裂而成的。但是他没有说明碎裂的原因,也不能解释小行星的轨道分布等特征。柯伊伯认为小行星是 5~10颗原行星碰撞碎裂而产生的。近年比较流行的是阿尔文О.Ю.施米特等人的“半成品说”,认为在太阳系诞生初期,原始弥漫物质由于某种原因未能凝聚成大行星,而只形成了半成品──小行星,以分散状态遗留至今。中国天文学家戴文赛具体地论述了小行星的起源问题。

  小行星由较大星体碎裂而成的假说,得到一些实测的证明。例如,小行星形状很不规则,大小也相差悬殊,而小的又比大的多得多。早在1918年,日本的平山清次发现一些小行星轨道有几乎相同的a、e和i值,他把这些小行星划为一个“小行星族”;五十年代有人又发现一些新族,小行星中的40%可以分属各族。1969年,阿尔文等把在大致相同的轨道(a、e、i、近日点黄经П、升交点黄经Ω相近)上运行的一些小行星划为一个小行星“喷流”(jet stream),已发现13个喷流,每一喷流中至少有7颗小行星。

  轨道狭长的小行星可能是散失了气体尘埃的彗星残核。在偏心率e和倾角i较大的轨道上运行的小行星,受到大行星引力摄动,轨道容易改变。当它们走近地球时被吸引而落到地面,成为陨石。小行星质量小,不会发生地球那样大的变质过程,因而保留了太阳系形成初期的原始状况,所以,小行星对于研究太阳系起源有重大价值。

小行星的卫星

  大行星大多有卫星已经是不足为奇的事,但是,比大行星小得多的小行星居然也会有卫星,这就令人惊异了。首次发现小行星有卫星的是麦克马洪。1978年 6月 7日,他在观测532号大力神小行星掩恒星时,发现了它的伙伴──卫星,命名为1978(532)Ⅰ。532号及其卫星的直径分别为243公里和 45.6公里,它们相距977公里。1978年12月11日,18号梅菠蔓小行星掩恒星时,也发现它有卫星,命名为1978(18)Ⅰ,它们的直径分别为135公里和37公里。此外,通过对 6号、9号、129号小行星的掩星观测也发现有次掩事件,表明它们也可能有小卫星陪伴。

  参考书目

  张钰哲:《小行星漫谈》,科学出版社,北京,1977。

  T. Gehrels ed., Physical  Studies of Minor Planets, NASA SP-267, Govt. Printing Office,Washington,1971.

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